印刷电路板组装工艺

印刷电路板组装又称 PCBA，是在印刷电路板上填充电子元件并建立必要的电气连接以形成功能电路的过程。它涉及一系列精确的步骤，将人类的专业知识与先进的自动化技术相结合，以确保最终产品的最高质量和可靠性。

电路板组装有别于电路板制作，后者侧重于裸电路板本身的制作。电路板制作包括导电铜层的层压、阻焊层和丝印的应用，以及为元件放置钻孔。裸电路板制作完成后，就进入组装阶段，真正的奇迹就在这里发生。

印刷电路板组装的主要步骤包括锡膏涂抹、元件放置、焊接、检查和测试。每个步骤都要求一丝不苟，严格遵守行业标准，以确保组装电路板的完整性和功能性。

电路板组装的重要性怎么强调都不为过。它是为电气工程师创造的复杂设计带来生命力的过程，将静态电路板转化为动态的功能设备。组装质量直接影响最终产品的性能、可靠性和使用寿命，因此是电子制造的一个关键环节。

印刷电路板的主要组成部分

在深入了解组装过程之前，我们先来了解一下组成 PCB 的关键元件：

• 基质:基板是印刷电路板的基础，它是构建其他各层电路板的刚性基材。它通常由玻璃纤维增强环氧树脂层压板 FR-4 制成，具有出色的电气绝缘性和机械稳定性。
• 铜层:印刷电路板的特点是在基板上层叠一层或多层铜箔。这些铜层构成了元件之间传输电信号的导电通道。铜层的数量决定了电路的复杂程度和密度。
• 焊接掩模:在铜层上涂上一层聚合物涂层，称为阻焊层，以保护铜层不被氧化，并防止焊接过程中意外短路。阻焊层还在相邻的焊道和焊盘之间提供电绝缘。
• 丝网印刷:丝印层是一种印刷覆盖层，用于在印刷电路板表面添加文字、徽标和元件标识。它有助于装配过程，为元件放置提供视觉提示，并有助于故障排除和维护。

有了对关键元件的基本了解，现在让我们更详细地探讨 PCB 组装的各个方面。

PCB 设计和层数

印刷电路板设计是组装流程的一个关键环节，因为它为最终产品的功能性和可制造性奠定了基础。精心设计的印刷电路板不仅能确保元件的正确放置和互连，还能考虑到信号完整性、热管理和制造限制等因素。

印刷电路板的层数和排列在决定其复杂性和功能性方面起着重要作用。单层印刷电路板只在基板的一面有导电迹线，是最简单、最经济的基本电路选择。双层印刷电路板两面都有导电迹线，可提高布线灵活性和元件密度。多层印刷电路板由三个或更多导电层组成，中间用绝缘材料隔开，适用于需要高级信号布线和电源分配的更复杂设计。

基板材料的选择是 PCB 设计的另一个重要考虑因素。虽然 FR-4 是最常见的基板，但聚酰亚胺和金属芯印刷电路板等其他材料在某些应用中也具有特定的优势。柔性印刷电路板由薄而可弯曲的材料制成，是可穿戴电子设备和空间受限设计的理想选择。金属芯印刷电路板采用金属基板，散热性能更好，适用于大功率应用。

印刷电路板设计流程通常从原理图捕捉开始，使用专业软件定义元件之间的逻辑连接。然后将原理图转化为物理布局图，并将元件基底面、迹线宽度和间距要求等因素考虑在内。遵循可制造性设计 (DFM) 准则，以确保印刷电路板能够高效可靠地制造。

印刷电路板设计完成后，要经过一系列检查和模拟，以验证其功能和是否符合行业标准。这包括信号完整性分析、热模拟和设计规则检查 (DRC)，以便在制造开始前找出任何潜在问题。

精心设计的印刷电路板的重要性怎么强调都不为过。它直接影响到组装过程，决定着元件放置的难易程度、焊点的可靠性以及最终产品的整体质量。设计不良的印刷电路板会导致制造难题、缺陷增加和性能受损。

印刷电路板组装技术的类型

多年来，印刷电路板组装技术不断发展，以满足对微型化、高元件密度和更快生产周期日益增长的需求。PCB 组装技术主要分为表面贴装技术 (SMT) 和通孔技术 (THT)。

表面贴装技术 (SMT)

表面贴装技术（SMT）是现代电子制造领域的主流装配方法。它是将元件直接贴装在印刷电路板表面，无需钻孔。电阻器、电容器和集成电路等 SMT 元件都有小金属引线或焊盘，这些引线或焊盘焊接到 PCB 表面的相应焊盘上。

SMT 组装工艺首先是使用钢网印刷方法在 PCB 焊盘上涂抹焊膏。焊膏是悬浮在助焊剂中的微小焊料颗粒的混合物，它被精确地涂敷在焊盘上。接下来，拾放机器自动从卷轴或托盘上拾取 SMT 元件，并高精度地将其放置到涂有焊膏的焊盘上。

放置好所有元件后，印刷电路板将进行回流焊接。电路板通过回流焊炉，在那里受到严格控制的温度曲线。焊膏熔化，在元件引线和 PCB 焊盘之间形成牢固的机械和电气结合。然后冷却电路板，使焊点凝固。

与 THT 相比，SMT 具有多项优势，包括

• 微型化:与 THT 元件相比，SMT 元件体积更小、外形更低，因此元件密度更高，设计更紧凑。
• 装配速度更快:SMT 组装的自动化特性使贴片速度更快，生产周期更短。
• 提高可靠性:SMT 元件的引线长度较短，不易受到机械应力的影响，从而提高了可靠性，减少了缺陷。

常见的 SMT 元件封装包括 0402、0603、SOIC、QFP 和 BGA。这些封装提供不同的尺寸、引线配置和安装选项，以满足各种设计要求。

通孔技术（THT）

通孔技术（THT）是一种较老但仍然适用的组装方法，尤其适用于需要更强机械结合力或更高功率处理能力的元件。THT 元件的引线较长，通过印刷电路板上的钻孔插入，并焊接在另一侧。

THT 组装流程包括手动或自动将元件引线插入印刷电路板上的相应孔中。然后翻转电路板，通常使用波峰焊机焊接突出的引线。波峰焊工艺是将电路板通过熔融的焊料波峰，焊料波峰覆盖元件引线，形成牢固的机械和电气连接。

THT 具有某些优势，例如

• 更强的机械粘合力:THT 元件的引线穿过印刷电路板，与 SMT 相比，可提供更牢固的机械连接。
• 更好的功率处理:THT 元件（如大型电容器和变压器）由于尺寸更大、连接更牢固，因此可以处理更高的功率级别。

常见的 THT 元件类型包括 DIP（双列直插式封装）、轴向和径向引线元件以及连接器。

混合技术组装

在某些情况下，印刷电路板可能需要同时使用 SMT 和 THT 元件。这就是所谓的混合技术组装。当某些元件无法使用 SMT 封装，或因特定设计要求而必须使用 THT 元件时，就会使用混合装配。

混合技术组装在工艺排序和兼容性方面提出了挑战。通常情况下，首先组装 SMT 元件，然后插入和焊接 THT 元件。必须注意确保 THT 焊接过程不会损坏或移位先前组装的 SMT 元件。

在 SMT 和 THT 组装之间做出选择取决于各种因素，包括元件的可用性、设计要求、产量和成本考虑。SMT 通常适用于大批量生产和要求微型化的设计，而 THT 则适用于特定元件或要求更强机械结合力的应用。

PCB 组装工艺步骤

印刷电路板组装过程包括一系列精确的步骤，将裸电路板转化为功能齐全的电子组件。每个步骤都对确保最终产品的质量、可靠性和功能性起着至关重要的作用。

锡膏应用

印刷电路板组装流程的第一步是在印刷电路板焊盘上涂抹焊膏。焊膏是悬浮在助焊剂中的微小焊料颗粒的混合物，有助于在焊接过程中清洁和保护金属表面。焊膏采用钢网印刷方法涂抹，可确保焊膏精确一致地沉积到焊盘上。

钢网是一种薄金属片，其开孔与印刷电路板焊盘位置相对应。它与印刷电路板对齐，使用刮刀将锡膏涂抹在钢网表面。焊膏被迫通过孔隙，以可控的量沉积到焊盘上。然后取下钢网，在所需位置留下焊膏。

正确涂抹焊膏是实现可靠焊点的关键。焊膏的涂敷量、焊膏的一致性以及钢网对齐的准确性都会影响最终焊点的质量。

组件安置

焊膏涂抹完毕后，下一步就是将元件放置到印刷电路板上。在现代印刷电路板组装中，这一过程通常使用拾放机器自动完成。这些机器配备了高精度机械臂和视觉系统，能准确地从卷轴或托盘上拾取元件，并将其放置到涂有焊膏的焊盘上。

拾取贴装设备根据元件贴装数据进行编程，其中包括每个元件的位置、方向和类型。它利用这些信息快速、准确地将元件放置到印刷电路板上。该机器可处理各种元件尺寸和类型，从微小的表面贴装器件到较大的通孔元件。

对于大批量生产而言，自动拾放设备在速度、精度和一致性方面具有显著优势。它们每小时能以极高的精度放置数千个部件，降低了人为失误的风险，提高了整体装配效率。

在某些情况下，例如小批量生产或原型制作，可能会使用手动元件贴装。熟练的技术人员使用镊子或其他手工工具小心翼翼地将元件放置到印刷电路板上。虽然手工贴装速度较慢，劳动密集程度较高，但它为定制或复杂设计提供了灵活性。

回流焊接

放置元件后，印刷电路板要经过回流焊接工艺，将元件永久性地固定在电路板上。回流焊接是将印刷电路板暴露在经过仔细控制的温度曲线中，使焊膏熔化，从而在元件引线和印刷电路板焊盘之间形成牢固的机械和电气结合。

印刷电路板通过回流炉，回流炉由多个加热区组成，温度控制精确。温度曲线的设计目的是逐渐加热印刷电路板，激活焊膏中的助焊剂，使其能够清洁金属表面。随着温度的升高，焊料颗粒熔化并流动，在元件引线和焊盘周围形成液态焊点。

回流焊过程中的峰值温度需要仔细控制，以确保焊料完全熔化，而不会损坏元件或 PCB 基底面。峰值温度的持续时间也很关键，因为它能让焊料有足够的时间润湿表面并形成可靠的焊点。

达到峰值温度后，印刷电路板逐渐冷却，使熔融焊料凝固，在元件和印刷电路板之间形成永久连接。适当的冷却对防止热应力和确保形成牢固可靠的焊点至关重要。

检查和质量控制

回流焊接工艺完成后，组装好的印刷电路板要经过一系列检验和质量控制检查，以确保其符合规定的标准和规格。检验是发现可能影响最终产品功能或可靠性的任何缺陷或问题的关键步骤。

目视检查是最基本的质量控制形式，由经过培训的操作员手动检查印刷电路板是否存在可见缺陷，如元件缺失、焊桥或焊点不良。目视检查依靠操作员的技能和经验来识别潜在的问题。

自动光学检测 (AOI) 是一种更先进的检测方法，它使用高分辨率摄像头和图像处理软件来检测 PCB 表面的缺陷。AOI 系统可以快速准确地识别各种缺陷，包括元件缺失、元件位置不正确、焊桥和焊接覆盖率不足。与人工检测相比，AOI 在速度、一致性和可重复性方面具有显著优势。

X 射线检测是另一项重要的质量控制技术，尤其适用于焊点隐蔽或不明显的印刷电路板，如球栅阵列 (BGA) 封装或多层电路板中的焊点。X 射线系统使用高能辐射来生成印刷电路板内部结构的详细图像，使操作人员能够识别从表面可能看不到的缺陷，如空洞、裂缝或错位元件。

除了目视和自动检测外，还要进行功能测试，以验证组装好的印刷电路板是否按预期运行。这可能涉及给电路板通电并测量各种电气参数，如电压、电流和信号完整性。功能测试可确保印刷电路板符合设计规范，并在正常工作条件下可靠运行。

质量控制指标，如每百万次机会的缺陷率 (DPMO) 或一次通过率 (FPY)，用于跟踪和监控装配流程的性能。这些指标为了解装配线的效率和效果提供了宝贵的信息，使制造商能够确定需要改进的领域并实施纠正措施，以减少缺陷和提高整体质量。

通孔元件插入

虽然表面贴装技术（SMT）已成为现代印刷电路板的主流装配方法，但有些设计仍需要使用通孔元件。这些元件的引线很长，通过印刷电路板上的钻孔插入，然后焊接在另一侧。

通孔元件插入工艺可以手动或使用自动插入机进行。在手动插入过程中，熟练的操作员会小心翼翼地将元件引线插入印刷电路板上的相应孔中，确保正确对齐和定位。这种方法通常用于小批量生产或不适合自动插入的元件。

另一方面，自动插件机使用机械臂和送料机快速、准确地将通孔元件插入印刷电路板。这些机器可以处理各种类型和尺寸的元件，与手动插入相比，它们在速度和一致性方面具有显著优势。

插入通孔元件后，印刷电路板要经过波峰焊工艺，以便在元件引线和印刷电路板之间建立永久的电气和机械连接。波峰焊是将印刷电路板放在熔融的焊料波峰上，焊料波峰覆盖元件引线并填满孔洞，形成牢固的焊点。

最终检查和测试

在所有元件组装和焊接完成后，印刷电路板还要经过最后的检查和测试程序，以确保其符合所要求的质量标准并发挥预期功能。这一步骤对于在产品运送给客户之前发现任何剩余缺陷或问题至关重要。

最终检验可能需要结合视觉检验、自动光学检验 (AOI) 和 X 射线检验，以验证焊点的完整性、元件的正确放置以及组装的整体质量。

除目视检查外，还要进行功能测试，以验证印刷电路板的电气性能。这可能包括给电路板通电并测量各种参数，如电压、电流和信号完整性，以确保印刷电路板在规定的公差范围内运行。

根据应用的复杂性和关键性，还可进行其他测试，如环境测试（如温度、湿度、振动）或加速寿命测试，以评估印刷电路板在各种工作条件下的长期可靠性。

彻底的最终检验和测试对于确保组装好的印刷电路板符合最高质量标准并在现场可靠运行至关重要。在此阶段发现的任何缺陷或问题都会被仔细记录下来，并通过返工或维修流程加以解决，以保持最终产品的完整性。

自动装配与手动装配

在印刷电路板组装领域，制造商可以选择自动或手动组装方法。每种方法都有自己的优势和注意事项，而选择哪种方法通常取决于生产量、元件复杂性和成本限制等因素。

自动化装配

自动化印刷电路板组装依靠先进的设备和机器人技术来执行组装流程的各个步骤，从焊膏涂抹、元件贴装到焊接和检测。自动化组装具有以下几个主要优势：

• 速度:与人工装配相比，自动化装配线的运行速度要高得多，拾放设备每小时可放置数千个元件。速度的提高缩短了生产周期，加快了电子产品的上市速度。
• 精度:自动化设备，如拾取贴装机和回流炉，设计用于以极高的精度和可重复性运行。这就确保了元件贴装的一致性、焊点形成的准确性以及最小的缺陷，从而提高了组装电路板的整体质量。
• 一致性:自动化装配流程具有高度的可重复性和一致性，因为设备遵循预定义的程序和参数。这种一致性对于大批量生产尤为重要，因为在大批量生产中，保持印刷电路板的统一质量至关重要。

自动化装配对大批量生产最为有利，设备的速度、精度和一致性可显著降低成本，提高效率。与手动装配相比，自动化设备的初始投资可能较高，但从生产率和质量方面的长期效益来看，往往能证明投资的合理性。

手动装配

手工电路板组装涉及熟练的技术人员使用烙铁、镊子和放大镜等工具手工完成各种组装任务。虽然与自动化方法相比，手工组装的效率似乎较低，但它在电子制造业中仍占有一席之地。

• 灵活性:手动装配在适应设计变更、原型设计和小批量生产方面具有更大的灵活性。熟练的技术人员可以快速适应元件放置或焊接要求的修改，而无需进行大量的编程或设备设置。
• 降低初始成本:与自动化设备相比，建立人工装配线通常需要较低的前期投资。因此，对于小规模运营、初创企业或资金有限的企业来说，手动装配是一个极具吸引力的选择。
• 原型和复杂装配:在原型设计和小批量生产中，手动装配通常是首选，因为在这些情况下，对自动化设备进行编程所需的成本和时间可能并不合理。此外，手动装配还能处理复杂或非标准组件，而这些组件可能难以用自动化设备进行装配。

手工组装在很大程度上依赖于相关技术人员的技能和经验。适当的培训、对细节的关注以及对行业标准的遵守对于确保手工组装 PCB 的质量和可靠性至关重要。

对照表

下面的比较表总结了自动和手动 PCB 组装的主要区别：

系数	自动化装配	手动装配
速度	高	低
精度	高	取决于操作员的技能
一致性	高	视情况而定
灵活性	有限公司	高
初始成本	高	低
适用于	大批量生产	小批量、原型、复杂装配

自动装配和手动装配之间的选择取决于各种因素，包括产量、产品复杂性、可用资源和目标市场。许多电子产品制造商将两种方法结合使用，利用每种方法的优势来优化装配流程，满足特定的生产要求。

PCB 组装的质量保证

质量保证是 PCB 组装的一个重要方面，因为它直接影响到最终产品的可靠性、性能和使用寿命。在整个组装周期中实施强有力的质量保证流程有助于识别和预防缺陷，确保符合规格要求，并保持高标准的工艺。

目视检查

目视检查是 PCB 组装中最基本的质量控制形式。它涉及训练有素的操作人员手动检查组装好的印刷电路板是否存在可见缺陷和异常。目视检查通常包括元件放置、焊点质量和电路板总体清洁度等方面。

在目视检查过程中，操作员要查找的问题包括元件缺失或错位、焊桥、焊料不足或过量，以及印刷电路板或元件的任何物理损坏迹象。目视检查在很大程度上依赖于相关操作人员的技能、经验和对细节的关注。

尽管目视检测是防止缺陷的第一道重要防线，但它在速度、一致性以及发现隐藏或细微问题的能力方面存在局限性。因此，视觉检测通常需要更先进的检测方法作为补充，以确保全面的质量控制。

自动光学检测 (AOI)

自动光学检测 (AOI) 是检测组装 PCB 表面缺陷的强大工具。AOI 系统使用高分辨率相机和先进的图像处理算法来捕捉和分析 PCB 表面的图像，并将其与预定义模板或设计数据进行比较。

自动光学检测系统可以快速准确地识别各种缺陷，包括

• 部件缺失或错位
• 元件极性或方向不正确
• 焊桥或短路
• 焊料不足或过量
• 吊装或墓碑组件
• 阻焊层损坏或丢失

AOI 的优点包括速度快、一致性好，并能检测出肉眼难以发现的缺陷。AOI 系统每小时可检测数百个印刷电路板，快速反馈装配过程的质量。此外，AOI 数据还可用于流程优化和可追溯性目的。

AOI 在检测隐蔽缺陷方面有其局限性，例如元件下方或多层印刷电路板内的焊点完整性问题。在这种情况下，可能需要采用其他检测方法。

X 射线检查

X 射线检测是一种强大的技术，可用于检测从印刷电路板表面无法看到的缺陷。它尤其适用于检测球栅阵列 (BGA) 封装、多层电路板或其他具有隐藏连接的组件中的焊点。

X 射线检测系统使用高能 X 射线穿透印刷电路板，生成内部结构的详细图像。这些图像可以显示缺陷，例如

• 焊点出现空洞或裂缝
• BGA 封装中的错位球或桥接球
• 通孔焊点中的焊料不足或过多
• PCB 层内的线路断裂或损坏

X 射线检测为了解焊点的完整性和装配的整体质量提供了宝贵的信息。它使制造商能够发现并解决其他检测方法可能无法检测到的问题，确保最终产品的可靠性和性能。

在线测试 (ICT)

在线测试 (ICT) 是验证组装 PCB 电气功能的一项强大技术。ICT 包括使用专门的测试夹具和设备，向 PCB 上的特定点施加电信号并测量响应。

在信息和通信技术过程中，组装好的印刷电路板被放置在测试夹具中，测试夹具通过钉床或探针与电路板接触。然后，测试设备会进行一系列电气测试，以验证元件的存在、方向和价值，以及它们之间互连的完整性。

信息和通信技术可以检测各种电气故障，包括

• 开路或短路
• 部件数值或公差不正确
• 部件颠倒或缺失
• 有缺陷或损坏的部件

ICT 的优势包括能够快速准确地识别通过目视或光学检测方法可能无法发现的电气问题。ICT 可以在几秒钟内对 PCB 上的大量点进行测试，快速反馈装配的电气功能。

ICT 需要开发专门的测试夹具和程序，这可能既耗时又昂贵。此外，ICT 可能不适合某些难以接近或探测的元件类型或电路板设计。

功能测试

功能测试是确保组装好的印刷电路板在最终应用中发挥预期性能的关键步骤。它包括对印刷电路板进行一系列模拟实际条件的操作测试，并验证其功能、性能和可靠性。

功能测试通常包括以下方面

• 开机和启动顺序
• 输入/输出功能
• 通信协议和接口
• 信号完整性和定时
• 环境应力测试（如温度、湿度和振动）

在功能测试期间，印刷电路板与测试设备相连，测试设备提供必要的输入并监控输出。测试场景的设计旨在锻炼印刷电路板的各种功能和特性，确保其满足指定要求，并在不同条件下可靠运行。

功能测试对于发现其他检查或测试方法可能无法发现的问题至关重要。它有助于验证整体设计、固件和软件集成，以及发现任何兼容性或互操作性问题。

全面的功能测试对于确保最终产品的质量和可靠性至关重要，特别是在关键任务或与安全相关的应用中。

质量控制指标

为有效监控和改进 PCB 组装流程的质量，制造商通常依赖一套质量控制指标。这些指标提供了组装过程性能的量化衡量标准，有助于确定需要改进的领域。

PCB 组装中常用的一些质量控制指标包括

• 每百万机会缺陷数 (DPMO):DPMO 衡量每百万次缺陷机会中发现的缺陷数量。它为比较不同装配流程或供应商的质量提供了一种标准化方法。
• 首次通过收益率 (FPY):FPY 代表首次尝试即通过所有质量检查和测试而无需返工或维修的印刷电路板的百分比。高 FPY 表示装配过程高效且控制良好。
• 返工率:返工率衡量的是初始组装后需要额外工作或维修的印刷电路板的百分比。返工率越低越好，因为这表明组装过程的质量和效率越高。
• 废品率:废品率是指由于缺陷或质量问题而被认为无法使用并必须丢弃的印刷电路板的百分比。尽量降低废品率有助于减少浪费和提高整体生产率。

通过定期监控和分析这些质量控制指标，制造商可以识别趋势，找出需要改进的地方，并实施纠正措施，以提高 PCB 组装流程的整体质量和效率。

六西格玛或精益生产等持续改进措施可应用于 PCB 组装流程，以系统地减少缺陷、最大限度地减少浪费和优化资源利用。通过采用数据驱动的质量保证方法和培养持续改进的文化，PCB 组装制造商可以始终如一地提供满足或超越客户期望的高质量产品。

PCB 组装设备

为了达到现代印刷电路板组装所要求的高精度、一致性和高效率，制造商依赖于一系列专用设备。这些设备在装配过程的各个阶段（从焊膏涂抹和元件贴装到焊接和检测）的自动化中发挥着至关重要的作用。

锡膏印刷机

焊膏印刷机用于在元件贴装前将焊膏涂到 PCB 焊盘上。这些机器使用钢网印刷方法在焊盘上沉积精确数量的焊膏，确保形成一致可靠的焊点。

焊膏印刷机通常由钢网框架、刮刀片和用于校准的视觉系统组成。钢网是一块薄金属板，上面有与印刷电路板焊盘位置相对应的孔。刮板刀片在钢网上移动，迫使焊膏穿过开孔并涂抹到焊盘上。

精确控制焊膏量、一致性和位置对于实现高质量焊点至关重要。现代锡膏印刷机通常集成了自动钢网清洗、基于视觉的对准和闭环工艺控制等功能，以确保最佳的锡膏沉积。

取放机器

拾放设备是印刷电路板装配线上的工作母机，负责将元件快速、准确地放置到印刷电路板上。这些机器使用配备真空喷嘴或机械手的机械臂，从卷轴或托盘上拾取元件，并将其放置到涂有焊膏的焊盘上。

现代拾放设备非常精密，每小时能以极高的精度放置数千个部件。它们采用先进的视觉系统和软件算法，可确保精确的元件对齐和定位。

贴片机的速度和精度是决定装配过程总体产量和质量的关键因素。高速机器可以每小时超过 100,000 个部件的速度贴装部件，同时将贴装精度保持在 ±50 微米或更高的范围内。

贴片机有多种配置，从用于小批量生产的紧凑型台式机到用于大批量生产的大型多机头系统。它们可以处理各种元件类型和尺寸，从微小的片式电阻器到大型集成电路和连接器。

回流炉

回流焊炉用于通过熔化焊膏将元件永久粘合到印刷电路板上，并形成牢固的机械和电气连接。这些烤箱将印刷电路板暴露在精心控制的温度曲线中，从而激活助焊剂、熔化焊料并使其浸润元件引线和焊盘。

回流炉通常由多个加热区组成，每个加热区都有独立的温度控制。印刷电路板在传送带上通过这些加热区，并遵循针对所用焊膏和元件进行优化的特定温度曲线。

回流炉中的温度曲线对于实现可靠的焊点至关重要。它必须提供足够的热量，使焊料完全熔化并激活助焊剂，同时避免对元件或 PCB 基底面造成热损伤。峰值温度、持续时间和冷却速度都需要仔细控制，以确保形成最佳焊点。

现代回流炉通常具有氮气气氛控制等功能，有助于减少氧化和提高焊点质量。它们还可能包括先进的过程监测和控制系统，以确保结果的一致性和可重复性。

波峰焊机

波峰焊机用于将通孔元件焊接到印刷电路板上。这些机器由一个熔融焊料储存器和一个泵组成，泵会产生一个立波焊料。印刷电路板经过焊料波峰，元件引线被涂覆并粘合到印刷电路板上。

波峰焊通常用于混合使用表面贴装元件和通孔元件的印刷电路板。首先放置表面贴装元件并进行回流焊，然后插入通孔元件。然后，印刷电路板经过焊波，完成焊接过程。

波峰焊机需要仔细控制焊料温度、波峰高度和传送带速度等参数，以确保焊点的一致性和可靠性。波峰焊机还可配备预热区、助焊剂系统和冷却站等功能，以优化焊接工艺。

检测设备

检测设备在确保组装 PCB 的质量和可靠性方面发挥着至关重要的作用。在整个组装过程中，会使用各种类型的检测设备来检测缺陷、验证元件位置和评估焊点质量。

• 自动光学检测 (AOI):AOI 系统使用高分辨率摄像头和先进的图像处理算法来检测 PCB 表面的缺陷，如元件缺失、焊桥或元件方向不正确。它们可以快速扫描整个印刷电路板并识别潜在的问题，从而减少人工检测的需要。
• X 射线检查:X 射线检测系统用于检测从印刷电路板表面看不到的焊点和内部结构。它们特别适用于检查球栅阵列 (BGA) 封装、多层电路板或其他具有隐藏连接的元件。X 射线检测可发现空洞、裂缝或错位元件等缺陷。
• 在线测试 (ICT):ICT 设备用于验证组装 PCB 的电气功能。它由测试夹具和探针组成，探针与印刷电路板上的特定点接触，使设备能够施加电信号并测量响应。ICT 可以检测开路或短路、不正确的元件值或元件丢失等问题。

检测设备有助于在装配过程中尽早发现缺陷，从而降低昂贵的返工或现场产品故障的风险。通过采用自动检测系统和数据分析，制造商可以监控流程性能、识别趋势并实施持续改进措施。

清洁设备

清洁设备用于清除组装 PCB 上的助焊剂残留物、污染物和其他碎屑。适当的清洁对确保印刷电路板的长期可靠性和性能至关重要，尤其是在医疗设备或航空航天系统等对清洁度要求极高的应用中。

清洗设备包括从简单的手动清洗站到全自动在线清洗系统。常见的清洗方法包括

• 水基清洗:水基清洗使用水基溶液和清洁剂去除 PCB 上的助焊剂残留物和其他污染物。通常将印刷电路板浸入清洗液中，然后进行漂洗和干燥。水基清洗能有效去除各种污染物，而且与溶剂型方法相比更环保。
• 溶剂清洗:溶剂清洗：使用有机溶剂溶解和清除多氯联苯中的助焊剂残留物和其他污染物。常见的溶剂包括异丙醇、萜烯和改性醇。溶剂清洗可有效去除顽固污染物，并可用于水清洗可能会损坏敏感元件的印刷电路板。
• 等离子清洗:等离子清洗利用电离气体去除印刷电路板表面的有机污染物。这是一种干式、非接触式清洗方法，对清除难以触及区域的细微颗粒和残留物特别有效。等离子清洗通常用于高可靠性应用或带有精密元件的印刷电路板。